সৃজনশীলঃ ‘…’ যশোর বোর্ড ২০২৩ – পরিবেশ রসায়ন, রসায়ন, রসায়ন ২য় পত্র (এইচএসসি)

ইথাইন ($CH\equiv CH$) অণুতে কার্বন পরমাণুদ্বয় $sp$ সংকরিত অবস্থায় থাকে। $sp$ সংকর অরবিটালে '$s$' চরিত্রের পরিমাণ $50\%$ (যা $s{p}^2$ বা $s{p}^3$ এর চেয়ে বেশি)।

'$s$' অরবিটালটি গোলাকার ও নিউক্লিয়াসের অধিকতর কাছাকাছি থাকায় কার্বন পরমাণুর তড়িৎ ঋণাত্মকতা অনেক বেড়ে যায়। ফলে $C-H$ বন্ধনের শেয়ারকৃত ইলেকট্রন জোড়কে কার্বন নিজের দিকে প্রবলভাবে টেনে নেয়। এতে হাইড্রোজেন পরমাণুটি প্রোটন ($H^{+}$) হিসেবে খুব সহজেই অপসারিত হতে পারে। জলীয় দ্রবণে প্রোটন ত্যাগের এই প্রবণতার কারণেই মূলত ইথাইন একটি অম্লধর্মী পদার্থ।

গ্যাস মিশ্রণের মোট চাপ ডাল্টনের আংশিক চাপ সূত্র থেকে পাওয়া যায়।
এখানে,
$P_{C{H}_4}=2$$atm$
$V_{C{H}_4}=1.2$$L$
$P_{C{O}_2}=1.5$$atm$
$V_{C{O}_2}=2$$L$
$V_{total}=V_{C{H}_4}+V_{C{O}_2}=1.2+2=3.2$$L$
$P_{total}=?$

সূত্রানুসারে,
$P_{total}{V}_{total}=P_{C{H}_4}{V}_{C{H}_4}+P_{C{O}_2}{V}_{C{O}_2}$

$=\frac{P_{C{H}_4}{V}_{C{H}_4}+P_{C{O}_2}{V}_{C{O}_2}}{V_{total}}$

$=\frac{(2\times 1.2)+(1.5\times 2)}{3.2}$

অতএব, ${25}^{\circ }\text{C}$ তাপমাত্রায় মোট চাপ, $P_1=1.69$$atm$

চাপীয় সূত্রানুসারে,
$T_1={25}^{\circ }\text{C}=(25+273)$$K$$=298$$K$
$T_2={40}^{\circ }\text{C}=(40+273)$$K$$=313$$K$
$P_1=1.69$$atm$
$P_2=?$

40°C তাপমাত্রায় মোট চাপ:

$\frac{P_1}{T_1}=\frac{P_2}{T_2}$

$P_2=\frac{P_1\times T_2}{T_1}$

$=\frac{1.69\times 313}{298}$

অতএব, $P_2=1.78$$atm$

উত্তর:$40°C$ তাপমাত্রায় গ্যাস মিশ্রণের মোট চাপ $1.78atm$।

আমরা জানি, গ্রাহামের ব্যাপন সূত্রানুসারে, স্থির তাপমাত্রা ও চাপে কোনো গ্যাসের ব্যাপন হার ($r$) তার আণবিক ভরের ($M$) বর্গমূলের ব্যস্তানুপাতিক। অর্থাৎ, $r\propto \frac{1}{\sqrt{M}}$।

এখানে,
$C{H}_4$ এর আণবিক ভর, $M_1=12+4=16{\text{ g mol}}^{-1}$
$C{O}_2$ এর আণবিক ভর, $M_2=12+32=44{\text{ g mol}}^{-1}$
ধরি, $C{H}_4$ ও $C{O}_2$ এর ব্যাপন হার যথাক্রমে $r_1$ ও $r_2$।

গ্রাহামের সূত্রানুসারে,

$\frac{r_1}{r_2}=\sqrt{\frac{M_2}{M_1}}$

$\Rightarrow \frac{r_{C{H}_4}}{r_{C{O}_2}}=\sqrt{\frac{44}{16}}$

$\Rightarrow \frac{r_{C{H}_4}}{r_{C{O}_2}}=\sqrt{2.75}$

$\Rightarrow \frac{r_{C{H}_4}}{r_{C{O}_2}}=1.658$

গাণিতিক বিশ্লেষণ হতে দেখা যায়, মিথেন ($C{H}_4$) গ্যাসের ব্যাপন হার কার্বন ডাইঅক্সাইড ($C{O}_2$) গ্যাসের ব্যাপন হারের $1.658$ গুণ (বা প্রায় $1.66$ গুণ)। যেহেতু মিথেন গ্যাস কার্বন ডাইঅক্সাইডের চেয়ে অনেক হালকা, তাই মিথেনের ব্যাপন হার বেশি।